編者按:秉承“常態(tài)閱讀,深度思考,精致表達,共同發(fā)展”的理念,為推動數學寫作活動的深入開展,展現學生的學習成果,鼓勵學生深入思考、探究創(chuàng)新、合理表達,“數學寫作”學校聯盟開展了第二屆“數學寫作”學校聯盟中學生數學寫作競賽活動,并取得圓滿成功。
這次數學寫作活動得到了多所學校的支持,其中涌現出許多優(yōu)秀的作品。這些作品有的是對所讀的文章或圖書的深度思考,有的是對課堂內容在現實生活中的拓展和應用,有的是自己做一道題或一類題的感悟,有的是在使用數學工具的過程中的大發(fā)現,有的是數學相聲、數學詩歌……真是讓人大開眼界,以下擇取其中的一些文章與讀者共享。
孫子在兵法中強調,戰(zhàn)爭的目的是為了勝利而非殺戮的快感,同樣,數學的學習是為了更快更精準地解題,而非僅僅用來炫技,有時候,解決一道難題的最佳方案,也許反而是最純粹的列舉.希望這篇文章能引起各位的注意,畢竟數學能力的強弱更主要是在于分析和解決問題的能力,而非知識量的多少.
例 一列數:1,2,3,5,8,13,…請問第1993個數被6除余幾?
這道看似是名校自主招生的題,實際上來自一本小學四年級的奧數講義書.顯然,所謂“一列數”即去掉首項1的斐波那契數列(斐波那契數列:1,1,2,3,5,8,…),對這樣龐大的數字求解,其背后一定有規(guī)律存在,于是我隨手便列舉了7位:
隨著數列的展開,具體數值將滾雪球般越來越大,這時依然靠它求被6除的余數顯然不夠理智,觀察可以發(fā)現,最右邊由被6除余數組成的新數列之間,也存在著類似斐波那契數列的性質,簡單證明一下:
山重水復疑無路,柳暗花明又一村.如表3所示,亂序的數字在第24位出現了轉機,即第24位不僅回到了第1位的數值1,其前一位為0,那么第25位為1、第26位為2、……分別對應第1、2……位.所以說,這個“一列數”呈現出以24為周期的循環(huán).這時經簡單運算,答案為1.
為了保險起見,我又在網上找到了原題與詳解,答案正確并且窮舉為目前我能查到的唯一方法,解析最后一句“本題旨在考驗學生的意志力與科學精神”,仿佛是對我默默窮舉,耐心求解的一種稱贊.
我上傳答案后,仍有人不死心,誓要熬夜思考其他方法……祝他成功.而整理草稿的我不禁想起一句話,可能與文題不太吻合:“有時我們走得太遠,以至于忘了為何出發(fā).”
解完了這道工程量頗為浩大的題,我總結歸納了一下,得到有關窮舉法的幾個要點:
①題干中出現幾百幾千這樣極大的數據時,往往會有規(guī)律可循,可先通過窮舉發(fā)現規(guī)律,再進行代數證明;
②在窮舉過程中,盡量避免計算過于龐大的數據,而是在數值比較小的數據中找規(guī)律.這需要在解題過程中隨時化繁為簡;
③面對較難的,求具體數值、最值的相關問題時,窮舉往往是最先與最后要考慮的方法,先小規(guī)律地列表,未果后考慮其他思路,若依舊毫無成效,則可放大窮舉的范圍,對填空題而言,這種相對客觀的解題策略與方法既省時又高效;
④窮舉并非單純的全部列舉,在適當的條件下結合兩分法等,在對過程的分析中可以跳過一些無意義的列舉,抓住性質縮小范圍,尋找列舉中的“轉機”.
那么,讓我們回到高中數學中來,嘗試解答這道2018年高考江蘇卷的填空壓軸題:
得到答案為27,對于計算能力可觀的學生來講,窮舉似乎比需要討論的函數法更加迅猛,雖然不少行為更多是出于“下意識”,但在并不嚴謹的解題過程結束后可以再回頭思考原理,萬變不離其宗,就算沒能直接算出結果,列舉的過程中想必也能幫助考生更準確地把握函數表達式.
沒有花哨的公式,思考加上5次基本運算,一道高考壓軸題和小學生的思考題一樣煙消云散.下一次遇到符號字母們解決不了的問題,不要太狂躁,不如先列幾個數看看,回到原點,萬一那就是終點呢?
老師點評:孫毅堅同學愛好學習,善于思考,而且有堅韌的毅力.對于窮舉法,許多孩子是沒有耐心去嘗試的.正如試題解析所言“本題旨在考驗學生的意志力與科學精神”,學生的意志力與科學精神是可以通過考試的形式得到考查的.四年級的奧數題對于一個高中生來說應該是不算太難.但是方法的選擇顯得很重要,本題如果不用枚舉法去解,則要費時費力得多,2018年江蘇高考題也是這個道理.枚舉法是最基本且重要的方法,學生要有耐心去嘗試.當然并不是要求沒有目的地做,而是要求學生能夠邊做,邊觀察,邊思考,這樣才能找出規(guī)律,從而使問題得到解決.久而久之,學生的數學抽象、直觀想象、邏輯推理、數學運算等數學核心素養(yǎng)就能夠得到培養(yǎng).